Background: Heat-shock proteins of the 70 kDa family (Hsp70s) are essential chaperones required for key cellular functions. In eukaryotes, four subfamilies can be distinguished according to their function and localisation in different cellular compartments: cytosol, endoplasmic reticulum, mitochondria and chloroplasts. Generally, multiple cytosol-type Hsp70s can be found in metazoans that show either constitutive expression and/or stress-inducibility, arguing for the evolution of different tasks and functions. Information about the hsp70 copy number and diversity in microbial eukaryotes is, however, scarce, and detailed knowledge about the differential gene expression in most protists is lacking. Therefore, we have characterised the Hsp70 gene family of Paramecium caudatum to gain insight into the evolution and differential heat stress response of the distinct family members in protists and to investigate the diversification of eukaryotic hsp70s focusing on the evolution of heat-inducibility. Results: Eleven putative hsp70 genes could be detected in P. caudatum comprising homologs of three major Hsp70-subfamilies. Phylogenetic analyses revealed five evolutionarily distinct Hsp70-groups, each with a closer relationship to orthologous sequences of Paramecium tetraurelia than to another P. caudatum Hsp70-group. These highly diverse, paralogous groups resulted from duplications preceding Paramecium speciation, underwent divergent evolution and were subject to purifying selection. Heat-shock treatments were performed to test for differential expression patterns among the five Hsp70-groups as well as for a functional conservation within Paramecium. These treatments induced exceptionally high mRNA up-regulations in one cytosolic group with a low basal expression, indicative for the major heat inducible hsp70s. All other groups showed comparatively high basal expression levels and moderate heat-inducibility, signifying constitutively expressed genes. Comparative EST analyses for P. tetraurelia hsp70s unveiled a corresponding expression pattern, which supports a functionally conserved evolution of the Hsp70 gene family in Paramecium. Conclusions: Our analyses suggest an independent evolution of the heat-inducible cytosol-type hsp70s in Paramecium and in its close relative Tetrahymena, as well as within higher eukaryotes. This result indicates convergent evolution during hsp70 subfunctionalization and implies that heat-inducibility evolved several times during the course of eukaryotic evolution.

Warum verwenden wir Wörter, die mit physikalischer Temperatur zu tun haben, zur Beschreibung zwischenmenschlicher Phänomene (wie zum Beispiel “eine warmherzige Person” oder “jemandem die kalte Schulter zeigen”)? Jüngere Forschung im Bereich Embodied Cognition hat in aktuellen Publikationen eine Antwort auf diese Frage geliefert: Das Erleben von physikalischer Wärme wird unbewusst mit Gefühlen interpersonaler Wärme assoziiert; physikalische Kälte hingegen wird mit Gefühlen von interpersonaler Kälte und Einsamkeit verbunden. In diesem Zusammenhang konnten beispielsweise Williams und Bargh (2008) zeigen, dass bereits das kurzzeitige Halten einer Tasse mit heißem Kaffe (verglichen mit einer Tasse Eiskaffee) dazu führt, dass die Persönlichkeit einer Zielperson als wärmer (d.h. großzügiger und fürsorglicher) eingeschätzt wird. Diese unbewusste Assoziation hat weitreichende Konsequenzen für das Urteilen und Handeln von Menschen. Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab zu klären, ob und wie Temperatur menschliches Urteilen und Verhalten in verschiedenen Kontexten beeinflusst. Desweiteren sollen zugrundeliegende Prozesse (Mediatoren) sowie weitere Rahmenbedingungen (Moderatoren) untersucht werden. Insgesamt wurden drei Versuchsreihen in drei angewandten Kontexten durchgeführt (Rechtsprechung, Verkauf und Dienstleistungen). Diese Bereiche stehen exemplarisch für eine große Anzahl von Situationen, in denen Temperatur das Urteilen und Handeln von Menschen beeinflussen kann (insbesondere alle Situationen, in denen Menschen sich gegenseitig wahrnehmen und miteinander interagieren). Zur Manipulation von Temperatur wurden verschiedene Methoden angewandt. Dies umfasste sowohl semantische Temperaturprimings als auch die systematische Variation der Raumtemperatur. Dabei wurde die Raumtemperatur unter Berücksichtigung bauphysikalischer Gesichtspunkte erfasst und innerhalb einer Komfortzone manipuliert. Die Ergebnisse aus allen Experimenten der vorliegenden Forschungsarbeit zeigen, dass Temperatur das Urteilen und Handeln von Menschen entscheidend beeinflussen kann. Ergebnisse aus dem ersten Laborexperiment (Kontext Rechtsprechung) legen nahe, dass die Beurteilung von Verbrechern signifikant von der Raumtemperatur, die innerhalb einer Komfortzone manipuliert wurde, beeinflusst wird: In einem kühlen Raum wurden Verbrecher als kaltblütiger eingeschätzt, während sie in einem warmen Raum als hitzköpfiger eingestuft wurden. In diesem Zusammenhang schrieben die Teilnehmer bei niedriger Raumtemperatur Verbrechern mit einer höheren Wahrscheinlichkeit Kalkülverbrechen, mehr Morde und schwerere Verbrechen, die mit längeren Gefängnisstrafen verbunden sind, zu (verglichen mit Teilnehmern bei mittlerer und hoher Raumtemperatur). Bei hoher Raumtemperatur hingegen hielten es die Teilnehmehmenden für wahrscheinlicher, dass die Verbrecher ein Affektverbrechen begangen haben (verglichen mit den anderen beiden Bedingungen). Diese Ergebnisse zeigen, dass Temperatur attributionale Prozesse beeinflusst. In der zweiten Versuchsreihe (Kontext Verkauf) gaben die Teilnehmer bei niedriger Raumtemperatur positivere Konsumentenurteile gegenüber Produkten und Verkaufspersonal ab (im Vergleich zu Teilnehmenden bei mittlerer und hoher Raumtemperatur). Zudem zeigten sie positivere Verhaltenstendenzen gegenüber Produkten und Verkäufer/innen (z.B. eine höhere Kaufwahrscheinlichkeit und eine höhere Bereitschaft, mit Verkaufspersonal ein Beratungsgespräch zu beginnen). Überdies steigerte in einer weiteren Studie ein semantisches Kältepriming den Drang der Teilnehmer, umgehend einen Einkauf zu tätigen (verglichen mit einem Priming von Wärme und einer Kontrollbedingung). In der dritten Versuchsreihe (Kontext Dienstleistungen) zeigten Personen in einem umfassenden Dienstleistungsszenario bei niedrigen Raumtemperaturen (im Vergleich zu hohen Temperaturen) eine höhere Kundenorientierung – sowohl in kritischen Service-Szenarien als auch in einem Selbstberichtsmaß. Zudem vergaben sie Kunden signfikant höhere Rabatte. Dieser Effekt wurde auch in einer Stichprobe mit erfahrenen Dienstleistern bestätigt, die nach einem semantischen Temperaturpriming eine höhere Kundenorientierung in der Kaltbedingung (im Vergleich zur Warm- und Kontrollbedingung) angaben. Mithilfe dieses Experiments konnte zudem aufgezeigt werden, dass die gefundenen Effekte unabhängig von menschlicher Routine, Erfahrung und individuellem Wissensstand stattfinden. Die vorliegende Forschungsarbeit konnte als erste in der Embodied Cognition-Forschung einen Mediationseffekt zwischen Temperatur und Verhaltensvariablen (im Kontext von Konsumentenverhalten) nachweisen. Niedrige Temperaturen führen demnach zu einem erhöhten Anschlussmotiv. Dies wirkt sich wiederum auf das Verhalten von Konsumenten aus (z.B. durch eine höhere Bereitschaft, mit einem/r Verkäufer/in in Interaktion zu treten oder etwas zu kaufen.) Zudem zeigt die vorliegende Arbeit als Erste in diesem Forschungszweig einen Moderationseffekt: In der dritten Versuchsreihe konnte in einer Moderationsanalyse bestätigt werden, dass die Verträglichkeit der Teilnehmenden den Einfluss von Temperatur auf die Gewährung von Kundenrabatten moderierte. Auf diese Weise liefert die Arbeit nicht nur in verschiedenen Kontexten Erkenntnisse über die Tragweite von Temperatureffekten auf menschliches Urteilen und Handeln – sie gewährt auch wertvolle Einblicke in die zugrundeliegenden Faktoren und Rahmenbedingungen von Temperatureffekten. Abschließend werden die Ergebnisse vor dem Hintergrund theoretischer und praktischer Gesichtspunkte diskutiert sowie künftige Forschungsthemen abgeleitet.:I. Introduction 1. The Effects of Temperature on Judgment and Behavior 1.1 Temperature Research Over the Past Decades 1.2 Temperature and Embodied Cognition 1.3 Need for Research 2. Aims of the Thesis 3. Theses and Outline of Own Research 3.1 Theses of the Present Research 3.2 Thesis 1: Effects of Comfortable Temperatures on Human Judgment 3.3 Thesis 2: Underlying Mechanisms and an Alternative Method of Manipulation 3.4 Thesis 3: Boundary Conditions and Temperature Effects on Professionals II. Research of the Present Thesis 1. Manuscript I: Hot-headed or Cold-blooded? The Effects of Comfortable Temperatures on Human Judgment 2. Manuscript II: To Buy or Not to Buy? The Underlying Mechanisms and Alternative Manipulations of Temperature Effects 3. Manuscript III: Best Served Cold? Boundary Conditions and Temperature Effects on Professionals III. Overall Summary and Conclusions 1. Summary of Overall Results 2. Suggestions for Future Research 3. Implications for the Applied Context References Appendix A Appendix B Appendix C Eidesstattliche Erklärung Curriculum Vitae Publikationen

In Mitteleuropa werden zukünftig häufigere Trocken- und Hitzeperioden mit wirtschaftlichen Einbußen in der Waldwirtschaft erwartet. Die Douglasie (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) wird als Alternative für die wirtschaftlich bedeutsame, jedoch trockenheitsempfindliche Fichte diskutiert (Picea abies (L.) H.Karst.). Zwei Unterarten, die Küsten- (FDC) und die Inlandsdouglasie (FDI), sind im ausgedehnten natürlichen Verbreitungsgebiet in Nordamerika beheimatet, welches ein großes Potenzial für die Auswahl produktiver und trockenresistenter Herkünfte bietet. Unser Ziel war, die Trockenreaktion verschiedener Douglasienherkünfte unter Verknüpfung morphologischer und physiologischer Parameter und die der Trockenheitsresistenz bzw. -empfindlichkeit zugrundeliegenden Mechanismen zu erforschen. Ein Herkunftsversuch in Südwestdeutschland ermöglichte die Untersuchung 50-jähriger Douglasien verschiedener Herkünfte entlang eines Höhengradienten. Unter kontrollierten Bedingungen simulierten wir die Effekte einer Hitzewelle auf Jungbäume zweier Provenienzen. Wir analysierten die Kohlenstoff- und Sauerstoff-Stabilisotopenzusammensetzung, den Gaswechsel der Blätter, Veränderungen im Stoffwechsel und das Baumwachstum. Unsere Ergebnisse zeigen bei FDC aus humiden Regionen hohe Wachstumseinbußen unter Trockenheit und moderat bis stark verringerte stomatäre Leitfähigkeit, unterstützt durch Photoprotektion. FDC aus Regionen mit starker Sommertrockenheit reagierten kaum mit Stomataschluss und Wachstumseinbußen auf Trockenheit, jedoch mit starker Osmoregulation und Monoterpen-Emissionen, welche zur Trockenresistenz beitragen könnten. FDI aus einer ariden Region zeigten hohe An, geringes Wachstum und stark antioxidative und photoprotektive Mechanismen. Die Herkünfte unterscheiden sich stark in ihrer Trockenreaktion und ihren Schutzmechanismen. Der Anbau trockenresistenter Herkünfte wird an Standorten von Vorteil sein, für die eine Häufung von ariden Sommerperioden vorhergesagt wird. / In Central Europe, more frequent periods of dry and hot weather are expected in the future with economic losses in the forestry sector. Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) is discussed as a timber species alternative to the economically important but drought-sensitive spruce (Picea abies (L.) H. Karst.). Two subspecies, the coastal (FDC) and the interior Douglas-fir (FDI), are native to an extensive natural range in North America, offering a great potential for the selection of productive and drought tolerant provenances. Our goal was to investigate the drought response of different Douglas-fir provenances on the morphological and physiological level, as well as the mechanisms underlying drought resistance or susceptibility. A provenance trial in southwestern Germany established in 1958 allowed the study of 50-year-old Douglas-fir trees of diverse provenances along a height gradient. Under controlled conditions, we simulated the effects of a heat wave on young trees of two provenances. We analyzed carbon and oxygen stable isotopic composition, leaf gas exchange, changes in metabolism and tree growth. FDC from humid regions responded to drought with strong growth decline and a medium to strong stomatal closure, supported by enhanced instantaneous photoprotection. FDC from regions with very dry summer conditions showed a small growth decline and anisohydric regulation of stomatal conductance under drought, supported by high levels of osmotic adjustment. High monoterpene emissions might contribute to the drought resistance. FDI from an arid region showed high assimilation rates, low growth potential and a high antioxidant, photoprotective, drought and heat protective potential. The provenances differ greatly in their dry reaction and their protective mechanisms. The cultivation of drought resistant crops will be beneficial at sites predicted to accumulate arid summer periods.